正文 第五章 金屬材料(二)(3 / 3)

稀土鎂球墨鑄鐵與鎂球鐵相比,異有工藝簡便、錢光小、無噴濺、勞動條件好的優點。稀土鎂矽鐵合金球化劑可以消除球化幹擾元素的有害作用,使對原鐵水的要求有所降低。稀土鎂球鐵的鑄造性能也比鎂球鐵好,收縮比較小,鑄造流動性可提高40%。在相同的化學成分和熔化設備條件下,稀土鎂球鐵的抗拉強度、延伸率、衝擊值等機械性能均比鎂球鐵高10%左右,耐磨性能也比較好。

高性能節能材料??淬火磁鐵

最近,美國科研人員利用一種新材料??淬火磁鐵製造出一種啟動汽車用的馬達,其外觀小巧玲瓏,而且節約能源,工作可靠穩定,噪聲小,無其它汙染。這種淬火磁鐵是由鐵、釹、硼三種元素組成的合金,屬永磁材料。

這種合金是將鐵、釹、硼三種元素按一定的比例混合均勻,然後,將共倒入石英坩堝中,在保護性氣體一一氬氣中加熱。當把混合物加熱到560℃以上時,這種混合物變成液體時,再將這種液體均勻地噴到一個旋轉的銅輪上。由於銅輪具有良好的導熱性能,因而,可使合金溶液以每秒100萬攝氏度的速度冷卻,當金屬冷卻後,將金屬立即從銅輪上剝取下來,這時金屬就成為一條極薄的金屬帶。

這種合金在製造過程中,由於采用極高的冷卻速度,因而,使合金產生一種特殊的晶體結構。整個晶格呈六方體,晶粒的直徑不大於50毫微米,鐵原子的排列形式與高性能%-鈷磁鐵中鐵原子的排列形式相似。

由於這種特殊的晶格結構的各向異性特性好,所以,使合金的磁矩旋轉的阻力大,也就是說,合金具有較大的矯頑力,磁性保持的時間長。這種晶格結構可產生較大的磁場強度,因而磁場力大。

由於這種合金的生產過程相當於高速洋火,且合金具有優良的磁性,故這種合金被叫做淬火磁鐵。

—經測定,淬火磁鐵的磁能積高達3000萬高斯??奧斯特,是普通鐵氧體磁性材料的7。5倍。普通鐵氧體磁性材料磁能積最高達400萬高斯??奧斯特。

用淬火磁鐵製造的啟動馬達,可省去電樞線圍,轉子厚度隻有普通馬達的四分之一,總尺寸和總重量均比普通馬達縮小二分之一。這種新馬達還省去散熱器、預熱片、機座、遙控鏡等,因此馬達體積小,節省安裝空間。

用淬火磁鐵製成的馬達的做功是靠永磁鐵磁極間的吸力和斥力來驅動轉子旋轉的,不消耗電能及其它能源,所以,與普通馬達相比,節省大量能?。

淬火磁鐵的產生為工業提供了高性能節能材料,而且簡化了機械裝置的設計。

隨著科學技術的發展,這種商性能淬火磁鐵的應用領域將越來越廣,尤其在機械、儀器、儀表及艦船上的應用更加普遍。

磷鉻釩鈦鑄鐵

我國有得天獨厚的釩鈦共生鐵礦資源。釩、鈦是重要的合金元素,在許多機械產品材料上應用,可以代替我國稀少價昂的鎳、鉬、硼、铌等金屬元素實現材質的合金化。含釩鈦鑄造生鐵(含釩50。20%,鈦含量不做成分要求)即是其中之一。磷鉻鑄鐵缸套,性能較優,後來在生產中發現,采用釩鈦生鐵後,耐磨性能又有大幅度提高。這是因為釩、鈦有細化晶粒作用,鑄鐵中的石墨形狀為菊花狀、細片狀、短片狀。金屬基體基本上是有耐磨性能的珠光體,鐵素體僅占左右。從釩鈦生鐵到缸套,試樣金相都可觀察到基本上彌散分布的四邊形或三角形的釩鈦化合物質點,徑長小於0。003毫米。它分布在珠光體以及網狀磷共晶邊界上,有很高的顯微硬度。這樣,缸套在工作摩擦中,有較高硬度的網狀磷共晶由於有更高硬度的釩鈦化合物的依附而得到加強,它起第一滑動麵的作用。

作為第二滑動麵的珠光體,也由於鑲嵌了這些硬質點,而得到了星星點點的支撐點。從釩鈦化合物質點在熔煉中遺傳看,它有很高的熔點。但在熔煉中,這些質點表麵接觸其他元素如矽、錳等,共晶作用使釩鈦元素部分熔向磷共晶和珠光體。和原生產的磷絡鑄鐵缸套材質相比,顯微硬度珠光體提高42,磷共晶提高67。

將國內同類型三種主要材質缸套進行磨損對比試驗,磨損值僅為這些缸套的50~60%,達到國內先進水平,磷鉻釩鈦鑄鐵金屬組織中沒有大塊碳化物,容易切削加工。這種材質缸套與鉻鉬銅、鎢釩鈦鑄鐵活塞環均有良好的匹配性能。生鐵中加入釩鈦取代其他合金化元素,生產成本波動很小。直接利用釩鈦生鐵研製多元合金耐磨鑄鐵件,工藝簡單,經濟合算。

高爐碳素錳鐵

1979年以來,我國煉鐵工作者試驗成功用兩步法在高爐中把含錳低、含有害元素磷高的錳礦石冶煉成含錳高、含磷低的錳鐵,其質量完全達到以往電爐冶煉的碳素錳鐵的水平,所以,人們管它叫高爐碳素錳鐵。所謂碳素錳鐵就是指含碳量為1。5%到7。0%的錳鐵。國外,如美國和聯邦德國標準規定,碳素錳鐵含碳上限分別為7。5%和8。0%。

究竟高爐碳素錳鐵和人們熟知的電爐碳素錳鐵之間有什麼關係?

我們可以概括為“兩個一樣”和“兩個不一樣”來說明它。兩個一樣,一是作用一樣,即兩種碳素錳鐵都是作為煉鋼時的脫氧劑或合金元素添加劑;二是質量一樣,就是說兩者的化學成分皆按冶金部標準中,碳素錳鐵的技術條件生產。表麵質量,由於有的廠家(如新餘鋼鐵廠)已使用鑄鐵機注塊,完全能達到電爐碳素錳鐵采用鐵水包澆注的質量水平。兩個不一樣:首先是冶煉產品的爐型和熱源不一樣;其次是經濟效益不一樣。

高爐碳素錳鐵是用冶金焦炭做熱源,把錳礦石等原料加人高爐內冶煉出的產品。它的產量高,目箭,我國最大的冶煉錳鐵高爐容積為255米3,一次出鐵量可高達25噸左右。電爐碳素錳鐵是把錳礦石等原料加入電爐內冶煉出的產品。但它的一次出鐵量不過9噸,操作上較難生產出吹煉沸騰鋼需要的低矽碳素錳鐵,但這種產品用高爐冶煉就能做到。經濟效益方麵,高爐碳糶錳鐵是以焦代電,既緩和了當前緊缺的電能供應問題,又降低了成本。據統計比較,每噸高爐碳素錳鐵的成本比電爐碳素錳鐵低15%左右。

鑒於高爐碳素錳鐵具有上述優點,1981年以來,國內一些常用電爐碳素錳鐵的煉鋼廠或機械行業,已開始用高爐碳素錳鐵來代替電爐碳素錳鐵煉鋼,其效果完全與電爐碳素錳鐵一樣。